Способы соединения компьютеров в сеть дерево
Развитие локальных сетей. В начале 70-х годов ХХ века, в результате технологического прорыва в области производства компьютерных компонентов (появились большие интегральные схемы – БИС), появилась возможность значительно повысить производительность мини компьютеров. Оказалось, что десяток мини-компьютеров, имеющих такую же стоимость, как и один мэйнфрейм, решали задачи быстрее, чем тот самый мэйнфрейм.
В таких условиях появилась возможность каждый отдел или подразделение предприятия оснастить мини-компьютером. Каждый мини-компьютер решал задачи уровня отдела предприятия. Таким образом, появилась концепция распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию. Однако при этом все компьютеры предприятия продолжали работать автономно. Развитие предприятий, увеличение объемов обрабатываемой информации, необходимость работы с одной информацией сразу нескольким подразделениям предприятия, привели к необходимости создания локальных вычислительных сетей.
Небольшие компьютерные сети, работающие в пределах одного помещения, одного предприятия, называются локальными сетями (ЛС). Обычно компьютеры одной локальной сети удалены друг от друга на расстоянии не более одного километра. Во многих школах кабинеты информатики оснащены локальными сетями.
Таким образом, локальная сеть ( Local Area Network , LAN ) – это объединение компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории, обычно в радиусе 1 – 2 км, хотя в отдельных случаях локальная сеть может иметь и более протяженные размеры, например, несколько десятков километров. В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации .
Мощным стимулом развития локальных сетей стало появление персональных компьютеров. Именно персональные компьютеры стали идеальными элементами для построения локальных сетей. Мощности ПК хватало для работы с сетевым программным обеспечением, но для решения сложных задач явно прослеживалась необходимость объединения их в сеть. ПК стали преобладать в локальных сетях и не только в качестве клиентских компьютеров, но они постепенно начали вытеснять мини-компьютеры и мэйнфреймы.
Принципы построения локальных сетей. Чаще всего локальные вычислительные сети организованы по следующему принципу: имеется одна центральная машина, которая называется файл-сервером, и множество подключенных к ней компьютеров — рабочих станций. Центральная машина имеет большую дисковую память. В ней в виде файлов хранится программное обеспечение и другая информация, к которой могут обращаться пользователи сети.
Название «сервер» происходит от английского server и переводится как «обслуживающее устройство».
Файл-сервер — это машина, которая распределяет между многими пользователями общие ресурсы.
Такими ресурсами могут быть дисковая память, устройство печати и др. технические средства, а также программное обеспечение, любая информация в файлах.
На рабочих станциях дисковая память либо сравнительно небольшая, либо ее вообще нет (так часто бывает в школьных классах). Пользователи обращаются к файл-серверу за нужными им файлами, переписывают их на свои рабочие станции и работают с ними. Если пользователю требуется сохранить созданный им документ, программу или другую информацию, то он может записать ее на диск файл-сервера. Таким образом, файл-сервер играет роль коллективного хранилища файлов.
Основой программного обеспечения ЛС является сетевая операционная система. Важнейшая задача сетевой ОС — поддержка такого режима работы ЛС, чтобы работающие в ней пользователи могли использовать общие ресурсы сети и при этом не мешали бы друг другу.
Способы соединения компьютеров в локальной сети . С появлением локальных сетей пользователи получили много новых, рациональных приемов работы, которые, по- прежнему, были недоступны в глобальных сетях. Такой прогресс связан с использованием в локальных сетях качественных кабельных линий связи. При небольшой протяженности локальных сетей, стоимость таких каналов связи была вполне приемлемой и при относительной дешевизне даже первые локальные сети обеспечивали скорость передачи данных 10 Мбит/с.
Что это за кабельные линии связи и как с помощью них компьютеры соединяются в сеть.
Способ соединения компьютеров в локальную сеть, который можно представить в виде графа, вершинами которого являются узлы сети, а ребрами – физические или информационные связи между узлами, называется топологией сети.
Первым условием включения компьютера в локальную сеть является наличие сетевого адаптера в этом компьютере, поэтому ведя речь о соединении компьютеров в локальную сеть будем подразумевать, что все эти компьютеры имеют сетевой адаптер.
Сегодня различают три основных топологии локальных сетей:
Рис. 6-2-1. Схема размещения компьютеров при объединении их в сеть по шинной топологии .
Передаваемая информация распространяется по кабелю и доступна всем компьютерам, включенным в сеть. Преимуществами этого вида топологии является дешевизна и простота подключения новых узлов к сети. Недостатками – низкая надежность и невысокая производительность.
В сетях с кольцевой топологией данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому.
Рис. 6-2-2. Схема размещения компьютеров при объединении их в сеть по кольцевой топологии .
Главным достоинством этого вида топологии является то, что кольцо по своей природе обеспечивает резервирование связей. Действительно два любых компьютера в этой топологии связаны между собой по двум путям – по часовой стрелке и против. Еще одним достоинством является возможность контролировать процесс доставки информации отправителем. В то же время необходимо принимать дополнительные меры, что бы в случае отключения или выхода из строя какого-либо компьютера не прервался канал связи между остальными узлами сети.
Рис. 6-2-3. Схема размещения компьютеров при объединении их в сеть по топологии "Звезда" .
Основным недостатком этой топологии является достаточно высокая стоимость сети, организованной по данной топологии, что объясняется необходимостью приобретения концентратора. Но затраты на организацию такой сети с лихвой окупаются высокой производительностью такой сети, скорость передачи данных достигает 1000 Мбит/с.
Рис. 6-2-3. Схема размещения компьютеров и выделенных серверов при объединении их в сеть по иерархической топологии .
Термин топология сети означает способ соединения компьютеров в сеть. Вы также можете услышать другие названия – структура сети или конфигурация сети (это одно и то же). Кроме того, понятие топологии включает множество правил, которые определяют места размещения компьютеров, способы прокладки кабеля, способы размещения связующего оборудования и многое другое. На сегодняшний день сформировались и устоялись несколько основных топологий. Из них можно отметить “шину”, “кольцо” и “звезду”.
Топология “шина”
Достоинства топологии “шина”:
- простота настройки;
- относительная простота монтажа и дешевизна, если все рабочие станции расположены рядом;
- выход из строя одной или нескольких рабочих станций никак не отражается на работе всей сети.
Недостатки топологии “шина”:
- неполадки шины в любом месте (обрыв кабеля, выход из строя сетевого коннектора) приводят к неработоспособности сети;
- сложность поиска неисправностей;
Именно по топологии “шина” строились локальные сети на коаксиальном кабеле . В этом случае в качестве шины выступали отрезки коаксиального кабеля, соединенные Т-коннекторами. Шина прокладывалась через все помещения и подходила к каждому компьютеру. Боковой вывод Т-коннектора вставлялся в разъем на сетевой карте. Вот как это выглядело:Сейчас такие сети безнадежно устарели и повсюду заменены “звездой” на витой паре, однако оборудование под коаксиальный кабель еще можно увидеть на некоторых предприятиях.
Топология “кольцо”
Достоинства кольцевой топологии:
- простота установки;
- практически полное отсутствие дополнительного оборудования;
- возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети.
Однако “кольцо” имеет и существенные недостатки:
- каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации; в случае выхода из строя хотя бы одной из них или обрыва кабеля – работа всей сети останавливается;
- подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, поскольку во время установки нового ПК кольцо должно быть разомкнуто;
- сложность конфигурирования и настройки;
- сложность поиска неисправностей.
Кольцевая топология сети используется довольно редко. Основное применение она нашла в оптоволоконных сетях стандарта Token Ring.
Топология “звезда”
Звезда – это топология локальной сети, где каждая рабочая станция присоединена к центральному устройству (коммутатору или маршрутизатору). Центральное устройство управляет движением пакетов в сети. Каждый компьютер через сетевую карту подключается к коммутатору отдельным кабелем.
При необходимости можно объединить вместе несколько сетей с топологией “звезда” – в результате вы получите конфигурацию сети с древовидной топологией. Древовидная топология распространена в крупных компаниях. Мы не будем ее подробно рассматривать в данной статье.
Топология “звезда” на сегодняшний день стала основной при построении локальных сетей. Это произошло благодаря ее многочисленным достоинствам:
- выход из строя одной рабочей станции или повреждение ее кабеля не отражается на работе всей сети в целом;
- отличная масштабируемость: для подключения новой рабочей станции достаточно проложить от коммутатора отдельный кабель;
- легкий поиск и устранение неисправностей и обрывов в сети;
- высокая производительность;
- простота настройки и администрирования;
- в сеть легко встраивается дополнительное оборудование.
Однако, как и любая топология, “звезда” не лишена недостатков:
-
выход из строя центрального коммутатора обернется неработоспособностью всей сети;
Звезда – самая распространенная топология для проводных и беспроводных сетей. Примером звездообразной топологии является сеть с кабелем типа витая пара, и коммутатором в качестве центрального устройства. Именно такие сети встречаются в большинстве организаций.
Топология дерево представляет собой особый тип структуры, в которой многие соединенные элементы расположены как ветви дерева. Они, как правило, используются для организации компьютеров в корпоративной сети или информации в базе данных.
Соединение точка-точка
В древовидной топологии каждый компьютер имеет прямое подключение к концентратору, а также каждая часть сети подключена к магистральному кабелю.
В этом типе сети кабельная разводка точка-точка выполняется для каждого отдельного сегмента и, следовательно, может поддерживаться несколькими поставщиками программного и аппаратного обеспечения. Однако, если центральная магистраль выходит из строя, вся сеть выходит из строя.
Каждое устройство на иерархическом уровне имеет прямую связь с каждым соседним узлом на его нижнем уровне.
Все узлы второго уровня имеют двухточечные соединения с узлами третьего уровня в своей иерархии, а основное устройство имеет двухточечное соединение с каждым узлом второго уровня.При просмотре диаграммы этой топологии эта конфигурация выглядит похожей на структуру дерева.
Два типа топологии
Топология дерева представляет собой комбинацию двух топологий: топологии шины и топологии звезды. Он построен путем соединения нескольких звездообразных топологий через магистральный кабель. Эта топология очень полезна для возможности расширения сети.
В древовидной сети несколько звездообразных сетей соединены шинной сетью. Этот основной провод выглядит как основной путь дерева, а другие звездные сети служат его ветвями.
В топологии шины различные узлы подключаются к основному кабелю, тогда как в топологии звезды центральный концентратор служит для соединения всех устройств.
Очень гибкий
В древовидной топологии компьютеры могут быть добавлены просто путем добавления нового концентратора в топологию сети. Следовательно, расширение узла возможно и просто.
Это означает, что он обеспечивает большую масштабируемость, потому что устройства последнего уровня могут вместить больше устройств в иерархической цепочке.
Вот почему легко добавить компьютер, просто удлинив кабель, который используется для его подключения.
Преимущества
- Гибкость. В древовидную топологию можно легко добавлять новые узлы (компьютеры), просто подключив к ней концентратор. Это фактически позволяет добавлять несколько компьютеров в сеть одновременно.
- Простой централизованный мониторинг. Данная конфигурация позволяет пользователям легко контролировать и управлять большой сеткой. Кроме того, ее очень легко перенастраивать.
- Масштабируемость. Она очень масштабируема, потому что конечные узлы могут концентрировать в себе несколько подключений от новых узлов. Такое разветвление с каждым новых подключением множит количество потенциальных подключений.
- Простое подключение “точка-точка”. Подключение“точка-точка” к центральному концентратору на каждом промежуточном узле соответствует узлу в шинной топологии. Фактически, в древовидной топологии каждый компьютер подключен к концентратору, а также каждая часть сети подключена к главному кабелю.
- Доступ. Поскольку древовидная топология представляет собой большую сеть, все компьютеры будут иметь лучший доступ к сети. Это фактически делает ее наиболее эффективным способом подключения нескольких компьютеров к одному дереву.
- Надежность. В древовидной топологии другие иерархические сети не затрагиваются, если одна из них повреждена. Это делает ее очень надежной и эффективной.
- Поддерживается аппаратными и программными поставщиками. Она также поддерживается многими аппаратными и программными поставщиками, а это означает, что компоненты, которые требуются для конфигурации и обслуживания легкодоступны на рынке.
- Простая идентификация системы. Благодаря древовидной конфигурации очень легко идентифицировать конкретную систему, а также подключиться к более крупной сетке.
- Обмен информацией. Она также позволит обмениваться информацией по крупной сети, что очень удобно для крупных корпораций.
- Позволяет использовать несколько серверов. Топология дерева также позволяет пользователям подключаться к нескольким серверами. Это фактически делает ее расширяемой и способной одновременно вместить множество компьютеров.
- Снижение трафика. Поскольку древовидная топология включает несколько серверов, это поможет значительно уменьшить трафик независимо от количества компьютеров, находящихся в сети.
Централизованный мониторинг
Эта топология позволяет пользователям легко контролировать и управлять довольно большой сетью, а древовидную топологию легко перенастроить.
Иерархические отношения
Это сетевая топология, которая имеет по крайней мере три уровня иерархии, которые работают вместе с первичной сетью, потому что в звездообразной топологии уже показаны два уровня иерархии.
К концентратору можно подключить два или более устройства. Эти два устройства называются дочерними по отношению к главному узлу. Топология называется древовидной, потому что ее форма похожа на дерево с разными ветвями устройств.
Отношения «родитель-потомок» в топологии дерева помогают находить и распространять большой объем информации в сети. Вторичные устройства также называются веб-листами.
Легкое обнаружение ошибок
Древовидную сеть можно легко расширить, поскольку дочерние узлы могут стать родителями будущих узлов.
Использование топологии дерева
- Он в основном используется в сети, охватывающей большую территорию. Идеально, если рабочие места сгруппированы по разным зонам.
- Связь между двумя сетями для создания более крупной сети.
- Сетевая структура, которая требует корневого устройства, промежуточных первичных устройств и конечных узлов, как показано в дереве.
- Для обмена информацией по более крупной сети.
- Позволяет пользователям иметь несколько серверов в сети.
Рекомендации
Древовидная структура подходит лучше всего в случае, когда сеть широко распространена и разбита на множество ветвей. Как и любая другая топология, древовидная имеет свои преимущества и недостатки. Подобная конфигурация, как правило, не подходит для небольших сетей, потому что она подразумевает приобретение дорогостоящего кабеля использование, которого может быть нецелесообразным. Топология дерева имеет некоторые ограничения, и конфигурация должна соответствовать этим ограничениям. Стоит отметить, что на практике древовидная структура хорошо подходит для прокладки кабелей и сетей по всей территории многоэтажных зданий, таких как общественные антенные системы или кабельное телевидение.
Во время конфигурации компьютерной сети нужно выбрать одну из топологий, которая идеально будет соответствовать конкретным требованиям. Выбор необходимо сделать в пользу той топологии, при которой можно достичь результата при минимальных затратах. Также стоит отметить, что необязательно зацикливаться на одной конфигурации, так как существуют комбинированные топологии, которые имеют свои преимущества.
В топология дерева это комбинация шинной топологии и звездообразной топологии. Эта комбинация позволяет пользователям иметь несколько серверов в сети. Подключите несколько звездообразных топологий к другой звездообразной топологии. Она также известна как расширенная звездообразная топология или иерархическая топология.
Сетевая топология - это систематический дизайн устройств в сети. Топология дерева имеет центральный узел, к которому подключены все остальные устройства, чтобы построить иерархию, которая должна иметь как минимум три уровня.
Топология дерева следует иерархической модели; по этой причине каждый уровень связан со следующим более высоким уровнем по симметричной схеме.
Эту топологию лучше всего применять в большой сети. Это не рекомендуется для небольшой сети, потому что потребуется использовать больше кабелей, чем в других топологиях, что приводит к большим потерям.
Лучше всего использовать древовидную топологию, потому что все компьютеры одновременно принимают сигналы, передаваемые центральным устройством.
Преимущество
- Древовидная топология снижает сетевой трафик.
- Он совместим со многими поставщиками оборудования и программного обеспечения.
- Устройства в других иерархиях сети не пострадают, если какое-либо из устройств в одной из ветвей сети будет повреждено.
Просмотр содержимого документа
«Построение локальной сети топологии «Дерево»»
Министерство образования и науки
Луганской Народной Республики
ГБОУ СПО «Луганский колледж информационных технологий и предпринимательства»
Лабораторно практическая работа
По предмету «Компьютерные системы и сети»
По теме «Построение локальной сети топологии «Дерево» »
Преподаватель
Калашников Р.Г.
Луганск, 2016
Задание: с помощью программы NetEmul необходимо построить локальную сеть, используя топологию «Дерево».
1. Добавьте на рабочую область компьютеры и коммутаторы.
2. Задайте имена устройствам «Коммутатор» с помощью заметок.
3. Присвойте каждому компьютеру IP-адрес.
4. Соедините устройства, используя топологию «Дерево».
5. Проверьте работоспособность сети.
6. Сохраните выполненную работу.
Ход выполнения
1. Для добавления устройств на рабочую область:
· На панели устройств выберите объект «Компьютер», и щелкните левой кнопкой мыши на свободные клетки поля, чтобы добавить устройства (необходимо не менее 5);
· Таким же образом добавьте на рабочую область устройство «Коммутатор» ( не менее двух).
2. Для того, чтобы задать собственное имя устройствам:
· На панели инструментов выберите объект «Текстовая надпись»;
· Нажмите левую кнопку мыши над первым коммутатором на рабочей области;
· В появившемся поле желтого цвета задайте имя «Коммутатор-1»;
· Таким же образом задайте имя «Коммутатор-2» для второго коммутатора.
3. Д ля присвоения IP-адресов компьютерам:
· Выделите первый компьютер, щелкнув на него левой кнопкой мыши;
· На панели параметров выберите пункт «Редактировать интерфейсы»;
· В появившемся окне в строке «IP-Адрес» введите IP-адрес 192.168.0.1 и нажмите кнопку «ОК»;
· Таким же образом присвойте IP-адреса остальным компьютерам, для каждого из них увеличивая последнюю цифру IP-адреса на единицу.
4. Для соединения устройств:
· На панели инструментов выберите объект «Кабель»;
· Наведите курсор мыши на устройство «Коммутатор-1», и зажав левую кнопку мыши проведите линию до устройства «Коммутатор-2», после чего отпустите левую кнопку мыши;
· В появившемся диалоговом окне настроек интерфейсов выберите пункт «LAN1» и нажмите кнопку «Соединить»;
· Таким же образом присоедините компьютеры к коммутаторам, используя топологию «Дерево».
5. Для проверки работоспособности сети:
· Наведите курсор мыши на любой из компьютеров и нажмите левую кнопку мыши;
· В появившемся диалоговом окне «Отправка» выберите UDP протокол для передачи данных и установите необходимый объем для передачи, после чего нажмите кнопку «Далее»;
· Наведите курсор мыши на другой компьютер и нажмите левую кнопку мыши;
· В появившемся диалоговом окне «Отправка» выберите интерфейс приемника «eth0» и нажмите кнопку «Отправка»;
· В случае верной настройки сети, по линиям, которые соединяют устройства, начнется передача данных, которые представлены в программе в виде точек.
Недостатки и минусы
- Одна точка отказа.Если магистраль всей сети выходит из строя, то ее отдельные части не смогут взаимодействовать друг с другом.
- Необходимы огромные кабели. Поскольку в древовидной топологии имеется несколько точек подключения, наверняка понадобятся, большое количество длинных кабелей, а это довольно затратно.
- Сложности в настройке. Иногда такую топологию достаточно сложно настроить. Во-первых, потому что, как правило, большая сеть подразумевает большое количество подключений, во-вторых, структура подключения в реальной жизни может быть довольно запутанной, и не всегда совпадает со схемой.
- Длина сети ограничена типом кабеля. При такой конфигурации длина сети ограничена типом кабеля, который будет использоваться. Таким образом, потребуется использовать высококачественные кабели для расширения, иначе сигнал не будет проходить.
- Обслуживание. Подобные структуры нуждаются в постоянном мониторинге и обслуживании. Причина состоит в том, что большое количество точек подключения, подразумевает относительно регулярный выход из строя того или иного узла.
Единая точка отказа
Если магистраль всей сети сломана, обе части сети не смогут связываться друг с другом, хотя одна часть сможет продолжить связь.
С другой стороны, если центральный концентратор сети выйдет из строя, выйдет из строя вся сеть. Таким же образом, если возникает проблема с центральным кабелем, вся сеть перестает работать.
Вот почему администраторы топологии дерева часто имеют полномочия «защищать дерево», уделяя особое внимание концентратору и центральному кабелю или обеспечивая их защиту.
Особенности
Топология дерева базируется на двух топологиях — шины и звезды. Несмотря на то что такая конфигурация не является широко используемой сетевой топологией, она все же применяется в определенных обстоятельствах, например, когда требуется масштабируемая иерархическая связь между двумя сетями.
В древовидной топологии между любыми двумя связанными узлами может быть только одно соединение. Поскольку любые два узла могут иметь только одну взаимную связь, такая структура образует естественную родительски-дочернюю иерархию. Например, в компьютерных сетях топология дерева также известна как топология звездной шины, потому что как уже было сказано выше, она включает в себя элементы как шинной, так и звездной конфигурации.
Древовидная топология — это иерархическая структура, в которой каждый уровень связан со следующим уровнем, и находится он, как правило, выше текущего. Таким образом, в ней могут объединяться несколько звездообразных структур, что позволяет, например, если речь идет о сети, пользователям соединятся с большим количеством серверов. Такая иерархическая структура считается лучшим вариантом для подключения больших сетей.
Сложно настроить
Древовидную топологию сложно настроить. Это потому, что это топология для больших сетей. Кроме того, сложно подключить сеть. Требуется много кабелей, и их сложно обслуживать.
С помощью программы NetEmul необходимо построить локальную сеть, используя топологию «Дерево».
характеристики
Недостатки
- Требуется огромное количество кабелей по сравнению с топологией звезды и шины.
- Каждый раз, когда добавляются новые узлы, обслуживание становится сложнее. Следовательно, требуется много обслуживания.
Доступ к компьютеру
Поскольку древовидная топология предназначена для большой сети, все компьютеры будут иметь лучший доступ к любому устройству в сети.
Читайте также: